Цикл холодильной машины: Цикл холодильной машины: теория и реальность

Цикл холодильной машины: теория и реальность

Любой механизм с охлаждением: холодильник, кондиционер – работают циклично. Наиболее часто цикл холодильной машины – компрессионный.

 

Принцип работы охлаждающего оборудования (кондиционера) состоит в изменении параметров воздуха, придания ему определенных дополнительных опций: влажности, температуры, направления. При этом основная опция: охлаждение — обеспечивается постоянной циркуляцией, конденсацией и кипением хладагента в циклично-замкнутой системе. Хладагент кипит при низкой температуре и давлении, конденсация происходит, когда высокая и температура, и давление. 

Цикл холодильной машины схема 

Первая фаза – выход испарителя, находящегося в парообразном состоянии, характеризующимся низкой температурой и таким же давлением. Компрессор, повышает температуру и поднимает давление, переводя пар в жидкость. Различают компрессоры с водяным и воздушным охлаждением. Следующая фаза – жидкий хладагент, имея высокую температуру и давление, передается в регулятор потока, где давление быстро понижается, а часть жидкости, превращаясь в пар, испаряется. В испарителе, следующем звене,  паро-водяная смесь кипит, переходя вновь в пар. Пар, выходя из испарителя, возобновляет процесс охлаждения вновь.

 

Важно: Испаритель выбирается так, чтобы жидкая фаза полностью там испарилась.

 

Таким образом, цикличность заключается в постоянной круговой циркуляции хладагента с изменением физического состояния от жидкости к пару и наоборот. Все холодильные машины работают по разному, общее в работе одно – они работают по циклам. 

Цикл Карно холодильной машины 

Цикличность – основа цикла Карно. Теоретически, такой процесс – идеален с точки зрения термодинамики. Механическая работа выполняется за счет теплообмена резервуаров с разными температурными режимами, но постоянными во времени. Более высокотемпературный резервуар называется нагревателем, низкотемпературный – холодильником.

 

Идеальность таких процессов обеспечивается малой скоростью циркуляции, поэтому мощность в цикле Карно нулевая. Реальные машины не могут иметь нулевую мощность. Поэтому процессы, происходящие в настоящих механизмах только в какой-то степени могут приближаться к циклу Карно.

 

Для кондиционеров характерен обратный цикл Карно — холодильная машина проводит цикличный процесс в противоположную сторону. Тепло выходя из холодильника передается нагревателю, используя внешние силы. Можно говорить, что цикличность Карно — идеальный цикл холодильной машины или кондиционера. 

Процесс охлаждения в реальности и теории

Теоретический цикл работы холодильной машины значительно отличается от работы холодильных установок в обычной жизни. При работе реальных холодильников и кондиционеров происходят значительные потери давления на входе, выходе, увеличение сжатия, что автоматически снижает эффективность работы.

 

Сконструировать хладоустановку, имеющую обратимый цикл паровой холодильной машины (Карно) невозможно. В природе нет обратимых процессов.   Однако его можно считать эталоном экономически выгодного цикла, к которому надо стремиться.  

Блог инженера теплоэнергетика | Цикл холодильной установки

Опубликовано 28.02.2015 Автор: Денис

       Здравствуйте! Охлаждение рабочего тела до температуры ниже температуры окружающей среды осуществляется с помощью холодильных установок, работающих в отличие от теплосиловых, по обратному циклу. В таких циклах работа сжатия превышает работу расширения. Как было установлено при анализе цикла Карно для перехода теплоты от тела с меньшей температурой к телу, температура которого выше, холодильная машина должна получать механическую энергию от внешнего источника. При исследовании холодильных установок в качестве теоретического цикла идеальной холодильной машины рассматривают обратный цикл Карно, который совершается против часовой стрелки.

     В процессе изотермического сжатия 3—2 (рис. 1) от рабочего тела в окружающую среду отводится количество теплоты q1, после чего осуществляется адиабатное расширение 2—1, которое сопровождается понижением температуры рабочего тела до величины Т2.

В изотермическом процессе 1—4 от охлаждаемого объема отводится количество теплоты q2, а затем происходит адиабатное сжатие 4—3, и весь цикл повторяется снова.
Величина работы, которая необходима для осуществления цикла, эквивалентна заштрихованной площади цикла 1—2—3—4—1.

     Для оценки эффективности холодильной установки вводится холодильный коэффициент, равный отношению количества отведенной теплоты q2 к затраченной работе l:

(1)

Для цикла Карно q2=T2∆s и l=(T1 — T2)∆s (рис. 1). После подстановки этих величин в выражение (1) получим

      Анализ этого выражения показывает, что величина холодильного коэффициента ε зависит от разности температур T1—Т2 между окружающей средой и холодильной камерой. При уменьшении этой разности коэффициент ε увеличивается, а величина затраченной работы l уменьшается. Наибольшее распространение получили компрессионные холодильные установки, в которых в качестве рабочего тела используются жидкости, кипящие при небольших отрицательных температурах (аммиак, углекислота и др.).

     Для этих целей применяются фреоны (хлорофтор-производные углеводороды), температура кипения которых в зависимости от химического состава изменяется в больших пределах. В таких установках вместо адиабатного расширения применяют процесс дросселирования рабочего тела, сопровождающийся уменьшением его температуры, что позволяет упростить конструкцию установки.

     Схема компрессионной паровой холодильной установки приведена на рис.2.

     В компрессоре 3 осуществляется сжатие влажного насыщенного пара, в результате чего температура повышается и пар переходит в перегретое состояние. Затем пар поступает в охладитель (конденсатор) 2, где происходит конденсация пара за счет подачи охлаждающей воды. При дросселировании в дросселе происходит частичное испарение жидкости и уменьшение ее температуры. Затем жидкость поступает в холодильную камеру 4 и, испаряясь, отнимает теплоту. Исп. литература: 1) Теплоэнергетика и теплотехника, Общие вопросы, Справочник под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина, Москва, «Энергия», 1980. 2)Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,»Вышейшая школа», 1976.

Рубрика: Техническая термодинамика. Добавьте постоянную ссылку в закладки.

Как работает чиллер?

Как работает чиллер? | Термальный уход

Перейти к навигации
Перейти к содержимому

Ваш браузер устарел.

В настоящее время вы используете Internet Explorer 7/8/9, который не поддерживается нашим сайтом. Для получения наилучших результатов используйте один из последних браузеров.

• Хром
• Фаерфокс
• Internet Explorer Edge
• Сафари

Этот веб-сайт использует куки-файлы , чтобы помочь нам предоставить вам наилучшие впечатления при посещении. Используя этот веб-сайт, вы даете согласие на использование нами этих файлов cookie. Узнайте больше о том, как мы используем файлы cookie и как ими управлять.

Узнать больше
Принять

Что такое
Чиллер
?

Промышленные водоохладители используются в различных областях, где охлажденная вода или жидкость циркулируют через технологическое оборудование. Обычно используемые для охлаждения продуктов и оборудования, водяные чиллеры используются во множестве различных приложений, включая литье под давлением, резку инструментов и высечки, продукты питания и напитки, химикаты, лазеры, станки, полупроводники и многое другое.

Функция промышленного охладителя заключается в перемещении тепла из одного места (обычно технологического оборудования или продукта) в другое место (обычно воздух вне производственного помещения). Очень часто для передачи тепла к чиллеру и от него используется вода или водно-гликолевый раствор, что может потребовать, чтобы технологический чиллер имел резервуар и насосную систему. Независимо от вашей отрасли и процесса обеспечение достаточного охлаждения имеет решающее значение для производительности и экономии средств.

Зачем использовать
Чиллер
?

Ни один промышленный процесс, машина или двигатель не эффективны на 100%, а тепло является наиболее распространенным побочным продуктом этой неэффективности. Если это тепло не отводить, оно со временем будет накапливаться, что приведет к сокращению времени производства, остановке оборудования и даже к преждевременному отказу оборудования. Чтобы избежать этих проблем, необходимо включить охлаждение в конструкцию системы промышленного процесса.

Использование чиллера для охлаждения имеет множество преимуществ. Чиллер обеспечивает постоянную температуру и давление для вашего промышленного процесса. Исключение переменных температуры и давления упрощает разработку и оптимизацию процесса, обеспечивая высочайшее качество продукта. Вместо расточительной однопроходной системы чиллер рециркулирует охлаждающую воду. Рециркуляция сводит к минимуму стоимость потребления воды, которая может быть дорогостоящей и небезопасной для окружающей среды.

Посмотреть портативные чиллеры
View Central Chillers Products

Как работает
Чиллер
Работа?

В большинстве случаев технологического охлаждения холодная вода или водно-гликолевый раствор подается из чиллера в технологический процесс с помощью насосной системы. Эта холодная жидкость отводит тепло от процесса, а теплая жидкость возвращается в охладитель. Технологическая вода является средством передачи тепла от процесса к чиллеру.

Процессные чиллеры содержат химическое соединение, называемое хладагентом. Существует множество типов хладагентов и областей применения в зависимости от требуемой температуры, но все они работают по основному принципу сжатия и фазового перехода хладагента из жидкого состояния в газообразное и обратно в жидкое. Этот процесс нагревания и охлаждения хладагента и превращения его из газа в жидкость и обратно называется холодильным циклом.

Цикл охлаждения начинается со смеси жидкости и газа под низким давлением, поступающей в испаритель. В испарителе тепло от технологической воды или водно-гликолевого раствора приводит к кипению хладагента, что превращает его из жидкости низкого давления в газ низкого давления. Газ низкого давления поступает в компрессор, где сжимается до газа высокого давления. Газ под высоким давлением поступает в конденсатор, где окружающий воздух или вода конденсатора отводят тепло, охлаждая его до жидкости под высоким давлением. Жидкость под высоким давлением поступает к расширительному клапану, который контролирует количество жидкого хладагента, поступающего в испаритель, тем самым снова запуская цикл охлаждения.

В чиллерах используются конденсаторы двух типов; с воздушным и водяным охлаждением. Конденсатор с воздушным охлаждением использует окружающий воздух для охлаждения и конденсации горячего газообразного хладагента обратно в жидкость. Он может быть расположен внутри чиллера или удаленно снаружи, но в конечном итоге отводит тепло от чиллера в воздух. В конденсаторе с водяным охлаждением вода из градирни охлаждает и конденсирует хладагент.

Что
Чиллер
Лучше всего подходит для вашего процесса?

Чиллер
Системы значительно различаются по размеру и дизайну и доступны в виде небольших, локализованных или переносных чиллеров для небольших приложений или больших центральных чиллеров, предназначенных для охлаждения целых процессов.

Если вас интересуют более подробные сведения о наилучшем решении для охлаждения для вашего применения, обратитесь к специалисту Thermal Care.

Продолжить исследования чиллеров

4 основных компонента цикла охлаждения

Мы все были там. Вы входите внутрь в жаркий день, и вас милостиво встречает стена прохладного воздуха. Что ж, за это облегчение вы должны благодарить холодильный цикл. Хотя существуют десятки методов нагрева и охлаждения, основная функция остается неизменной и в той или иной форме используется в бесчисленных отраслях и процессах. Но как это работает? Этот пост ответит на этот вопрос, описав основные компоненты стандартного холодильного контура и функции каждого из них.

 

Проще говоря, задачей холодильного цикла является поглощение и отвод тепла. Как скажет вам (настойчиво) любой инструктор по HVAC, нельзя создать холод, можно просто отвести тепло. Цикл охлаждения, иногда называемый циклом теплового насоса, представляет собой способ отвода тепла от области, которую вы хотите охладить. Это достигается изменением давления рабочего хладагента (воздуха, воды, синтетических хладагентов и т. д.) посредством цикла сжатия и расширения.

Не оставайтесь в стороне, когда речь заходит об информации о теплопередаче. Чтобы быть в курсе различных тем по этому вопросу, подпишитесь на Суперблог, наш технический блог, Приказы врача и следите за нами в LinkedIn, Twitter и YouTube.

Это, конечно, не полная картина, но основная идея такова. Теперь давайте перейдем к оборудованию, которое помогает выполнять эту работу. Конечно, в большинстве циклов есть и другие компоненты, но большинство согласится, что четыре основных элемента базового цикла таковы:

• Компрессор
• Конденсатор
• Устройство расширения
• Испаритель

Компрессор

Сжатие — это первый этап холодильного цикла, а компрессор — это часть оборудования, которая повышает давление рабочего газа. Хладагент поступает в компрессор в виде газа низкого давления и низкой температуры и выходит из компрессора в виде газа высокого давления и высокой температуры.

Типы компрессоров

Сжатие может быть достигнуто с помощью ряда различных механических процессов, поэтому сегодня в ОВКВ и холодильном оборудовании используется несколько конструкций компрессоров. Существуют и другие примеры, но наиболее популярны следующие варианты: один из двух видов тепла теплообменники, используемые в основном холодильном контуре. Этот компонент снабжается высокотемпературным парообразным хладагентом под высоким давлением, выходящим из компрессора. Конденсатор отводит тепло от паров горячего хладагента до тех пор, пока они не сконденсируются в насыщенное жидкое состояние, иначе называемое конденсацией.

После конденсации хладагент представляет собой жидкость под высоким давлением и низкой температурой, после чего он направляется в расширительное устройство контура.

Устройство расширения

Эти компоненты бывают нескольких различных конструкций. Популярные конфигурации включают фиксированные отверстия, термостатические расширительные клапаны (ТРВ) или терморегулирующие клапаны (на фото выше), а также более совершенные электронные расширительные клапаны (ЭРВ). Но независимо от конфигурации задача расширительного устройства системы одна и та же — создание перепада давления после выхода хладагента из конденсатора. Это падение давления приведет к быстрому закипанию некоторого количества хладагента, в результате чего образуется двухфазная смесь.

Это быстрое изменение фазы называется вспышкой, и помогает подключить следующую часть оборудования в контуре, испаритель , чтобы он выполнял свои функции.